(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、
前記負荷で必要とされる必要電力が、架線から受電可能な電力として設定される受電ピークカット電力以上である場合に、前記必要電力と当該受電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に放電させるピークカット部と、
前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より高くなるにつれて増加する電力値である放電適正化電力値を算出する適正化電力値算出部と、
前記必要電力が前記受電ピークカット電力未満である場合であって、前記必要電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値以下である場合に、前記必要電力に係る電力値の電力を前記二次電池に放電させ、前記必要電力が前記受電ピークカット電力未満である場合であって、前記必要電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値より大きい場合に、前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値の電力を前記二次電池に放電させる充電率適正化部と
を備えることを特徴とする充放電制御装置。
【請求項２】
前記ピークカット部は、前記必要電力が前記受電ピークカット電力以上である場合において、前記放電適正化電力値が前記必要電力と前記受電ピークカット電力の差の電力以上であるとき、前記放電適正化電力値の電力を前記二次電池に放電させる
ことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
【請求項３】
前記ピークカット部は、前記二次電池が放電を許容する最大放電電力値未満の電力で前記二次電池に放電させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充放電制御装置。
【請求項４】
前記二次電池の充電率が当該二次電池に許容される最低充電率未満である場合、前記ピークカット部による放電を停止させる放電停止部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の充放電制御装置。
【請求項５】
前記ピークカット部は、前記負荷が発生した回生電力が、架線へ送電可能な電力として設定される送電ピークカット電力以上である場合に、前記回生電力と当該送電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に充電させ、
前記適正化電力値算出部は、前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より低くなるにつれて増加する電力値である充電適正化電力値を算出し、
前記充電率適正化部は、前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合に、前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値以下の電力を前記二次電池に充電させる
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の充放電制御装置。
【請求項６】
前記ピークカット部は、前記回生電力が前記送電ピークカット電力以上である場合において、前記充電適正化電力値が前記回生電力と前記送電ピークカット電力の差の電力以上であるとき、前記充電適正化電力値の電力を前記二次電池に充電させる
ことを特徴とする請求項５に記載の充放電制御装置。
【請求項７】
前記ピークカット部は、前記二次電池が充電を許容する最大充電電力値未満の電力で前記二次電池に充電させる
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の充放電制御装置。
【請求項８】
前記二次電池の充電率が当該二次電池に許容される最高充電率を超える場合、前記ピークカット部による充電を停止させる充電停止部を備えることを特徴とする請求項５から請求項７の何れか１項に記載の充放電制御装置。
【請求項９】
回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、
前記負荷が発生した回生電力が、架線へ送電可能な電力として設定される送電ピークカット電力以上である場合に、前記回生電力と当該送電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に充電させるピークカット部と、
前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より低くなるにつれて増加する電力値である充電適正化電力値を算出する適正化電力値算出部と、
前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合であって、前記回生電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値以下である場合に、前記回生電力に係る電力値の電力を前記二次電池に充電させ、前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合であって、前記回生電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値より大きい場合に、前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値の電力を前記二次電池に充電させる充電率適正化部と
を備えることを特徴とする充放電制御装置。
【請求項１０】
前記ピークカット部は、前記回生電力が前記送電ピークカット電力以上である場合において、前記充電適正化電力値が前記回生電力と前記送電ピークカット電力の差の電力以上であるとき、前記充電適正化電力値の電力を前記二次電池に充電させる
ことを特徴とする請求項９に記載の充放電制御装置。
【請求項１１】
回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を用いた放電制御方法であって、
ピークカット部は、前記負荷で必要とされる必要電力が、架線から受電可能な電力として設定される受電ピークカット電力以上である場合に、前記必要電力と当該受電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に放電させ、
適正化電力値算出部は、前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より高くなるにつれて増加する電力値である放電適正化電力値を算出し、
充電率適正化部は、前記必要電力が前記受電ピークカット電力未満である場合であって、前記必要電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値以下である場合に、前記必要電力に係る電力値の電力を前記二次電池に放電させ、
前記充電率適正化部は、前記必要電力が前記受電ピークカット電力未満である場合であって、前記必要電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値より大きい場合に、前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値の電力を前記二次電池に放電させることを特徴とする放電制御方法。
【請求項１２】
回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を用いた充電制御方法であって、
ピークカット部は、前記負荷が発生した回生電力が、架線へ送電可能な電力として設定される送電ピークカット電力以上である場合に、前記回生電力と当該送電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に充電させ、
適正化電力値算出部は、前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より低くなるにつれて増加する電力値である充電適正化電力値を算出し、
充電率適正化部は、前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合であって、前記回生電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値以下である場合に、前記回生電力に係る電力値の電力を前記二次電池に充電させ、
前記充電率適正化部は、前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合であって、前記回生電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値より大きい場合に、前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値の電力を前記二次電池に充電させることを特徴とする充電制御方法。
【請求項１３】
回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を、
前記負荷で必要とされる必要電力が、架線から受電可能な電力として設定される受電ピークカット電力以上である場合に、前記必要電力と当該受電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に放電させるピークカット部、
前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より高くなるにつれて増加する電力値である放電適正化電力値を算出する適正化電力値算出部、
前記必要電力が前記受電ピークカット電力未満である場合であって、前記必要電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値以下である場合に、前記必要電力に係る電力値の電力を前記二次電池に放電させ、前記必要電力が前記受電ピークカット電力未満である場合であって、前記必要電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値より大きい場合に、前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値の電力を前記二次電池に放電させる充電率適正化部
として機能させるためのプログラム。
【請求項１４】
回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を、
前記負荷が発生した回生電力が、架線へ送電可能な電力として設定される送電ピークカット電力以上である場合に、前記回生電力と当該送電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に充電させるピークカット部、
前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より低くなるにつれて増加する電力値である充電適正化電力値を算出する適正化電力値算出部、
前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合であって、前記回生電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値以下である場合に、前記回生電力に係る電力値の電力を前記二次電池に充電させ、前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合であって、前記回生電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値より大きい場合に、前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値の電力を前記二次電池に充電させる充電率適正化部
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置、充電制御方法、放電制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、架線から供給される電力を用いて力行する車両が知られている。このような車両において力行に要する電力（力行電力）は、線路の勾配などの走行する環境により異なる。そのため、架線に電力を供給する変電所の容量や消費電力量は、力行電力による電圧変動量によって決まる。
【０００３】
また、このような車両において制動により回生電力が発生した場合、回生失効を防止するため、回生電力を架線に送電することが行われている。架線に送電された回生電力は、変電所に回収される。そのため、変電所を設けるべき間隔は、回生電力による電圧変動量によって決まる。
【０００４】
そこで、設けるべき変電所の数を減らすことで交通システムのコストダウンを図るために、力行電力及び回生電力のピーク電力を抑えること（ピークカット）が検討されている。力行電力及び回生電力のピークカット方法として、車両に二次電池を搭載し、回生電力の吸収及び力行電力のアシストを行う方法が考えられている。
また、適切にピークカットを行うためには、二次電池の充電率（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ：充電率）を適切に管理することが必要となる。
【０００５】
なお、特許文献１には、架線レス車両に搭載された二次電池の劣化を抑制するために充電率の増減が適切な充電率の範囲内になるように充電を行う方法が記載されている。
なお、特許文献２には、架線レス車両に搭載された二次電池の充電率を制御する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−０５４９５８号公報
【特許文献２】特開２００９−２７３１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、２に開示された方法は、架線レス区間を走行するために二次電池の充電率を調整するものであり、ピークカットを行いつつ二次電池の充電率を調整する方法については開示されていない。
本発明の目的は、ピークカットを行いつつ二次電池の充電率を調整する充放電制御装置、充電制御方法、放電制御方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、前記負荷で必要とされる必要電力が、架線から受電可能な電力として設定される受電ピークカット電力以上である場合に、前記必要電力と当該受電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に放電させるピークカット部と、前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より高くなるにつれて増加する電力値である放電適正化電力値を算出する適正化電力値算出部と、前記必要電力が前記受電ピークカット電力未満である場合であって、前記必要電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値以下である場合に、前記必要電力に係る電力値の電力を前記二次電池に放電させ、前記必要電力が前記受電ピークカット電力未満である場合であって、前記必要電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値より大きい場合に、前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値の電力を前記二次電池に放電させる充電率適正化部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明においては、前記ピークカット部は、前記必要電力が前記受電ピークカット電力以上である場合において、前記放電適正化電力値が前記必要電力と前記受電ピークカット電力の差の電力以上であるとき、前記放電適正化電力値の電力を前記二次電池に放電させることが好ましい。
【００１０】
また、本発明においては、前記ピークカット部は、前記二次電池が放電を許容する最大放電電力値未満の電力で前記二次電池に放電させることが好ましい。
【００１１】
また、本発明においては、前記二次電池の充電率が当該二次電池に許容される最低充電率未満である場合、前記ピークカット部による放電を停止させる放電停止部を備えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明においては、前記ピークカット部は、前記負荷が発生した回生電力が、架線へ送電可能な電力として設定される送電ピークカット電力以上である場合に、前記回生電力と当該送電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に充電させ、前記適正化電力値算出部は、前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より低くなるにつれて増加する電力値である充電適正化電力値を算出し、前記充電率適正化部は、前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合に、前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値以下の電力を前記二次電池に充電させることが好ましい。
【００１３】
また、本発明においては、前記ピークカット部は、前記回生電力が前記送電ピークカット電力以上である場合において、前記充電適正化電力値が前記回生電力と前記送電ピークカット電力の差の電力以上であるとき、前記充電適正化電力値の電力を前記二次電池に充電させることが好ましい。
【００１４】
また、本発明においては、前記ピークカット部は、前記二次電池が充電を許容する最大充電電力値未満の電力で前記二次電池に充電させることが好ましい。
【００１５】
また、本発明においては、前記二次電池の充電率が当該二次電池に許容される最高充電率を超える場合、前記ピークカット部による充電を停止させる充電停止部を備えることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、前記負荷が発生した回生電力が、架線へ送電可能な電力として設定される送電ピークカット電力以上である場合に、前記回生電力と当該送電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に充電させるピークカット部と、前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より低くなるにつれて増加する電力値である充電適正化電力値を算出する適正化電力値算出部と、前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合であって、前記回生電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値以下である場合に、前記回生電力に係る電力値の電力を前記二次電池に充電させ、前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合であって、前記回生電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値より大きい場合に、前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値の電力を前記二次電池に充電させる充電率適正化部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明においては、前記ピークカット部は、前記回生電力が前記送電ピークカット電力以上である場合において、前記充電適正化電力値が前記回生電力と前記送電ピークカット電力の差の電力以上であるとき、前記充電適正化電力値の電力を前記二次電池に充電させることが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を用いた放電制御方法であって、ピークカット部は、前記負荷で必要とされる必要電力が、架線から受電可能な電力として設定される受電ピークカット電力以上である場合に、前記必要電力と当該受電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に放電させ、適正化電力値算出部は、前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より高くなるにつれて増加する電力値である放電適正化電力値を算出し、充電率適正化部は、前記必要電力が前記受電ピークカット電力未満である場合であって、前記必要電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値以下である場合に、前記必要電力に係る電力値の電力を前記二次電池に放電させ、前記充電率適正化部は、前記必要電力が前記受電ピークカット電力未満である場合であって、前記必要電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値より大きい場合に、前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値の電力を前記二次電池に放電させることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を用いた充電制御方法であって、ピークカット部は、前記負荷が発生した回生電力が、架線へ送電可能な電力として設定される送電ピークカット電力以上である場合に、前記回生電力と当該送電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に充電させ、適正化電力値算出部は、前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より低くなるにつれて増加する電力値である充電適正化電力値を算出し、充電率適正化部は、前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合であって、前記回生電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値以下である場合に、前記回生電力に係る電力値の電力を前記二次電池に充電させ、前記充電率適正化部は、前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合であって、前記回生電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値より大きい場合に、前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値の電力を前記二次電池に充電させることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を、前記負荷で必要とされる必要電力が、架線から受電可能な電力として設定される受電ピークカット電力以上である場合に、前記必要電力と当該受電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に放電させるピークカット部、前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より高くなるにつれて増加する電力値である放電適正化電力値を算出する適正化電力値算出部、前記必要電力が前記受電ピークカット電力未満である場合であって、前記必要電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値以下である場合に、前記必要電力に係る電力値の電力を前記二次電池に放電させ、前記必要電力が前記受電ピークカット電力未満である場合であって、前記必要電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値より大きい場合に、前記適正化電力値算出部が算出した放電適正化電力値の電力を前記二次電池に放電させる充電率適正化部として機能させるためのプログラムである。
【００２１】
また、本発明は、回生電力を発生しうる負荷に接続される二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を、前記負荷が発生した回生電力が、架線へ送電可能な電力として設定される送電ピークカット電力以上である場合に、前記回生電力と当該送電ピークカット電力との差分以上の電力を前記二次電池に充電させるピークカット部、前記二次電池の充電率が当該二次電池の目標充電率より低くなるにつれて増加する電力値である充電適正化電力値を算出する適正化電力値算出部、前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合であって、前記回生電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値以下である場合に、前記回生電力に係る電力値の電力を前記二次電池に充電させ、前記回生電力が前記送電ピークカット電力未満である場合であって、前記回生電力に係る電力値が前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値より大きい場合に、前記適正化電力値算出部が算出した充電適正化電力値の電力を前記二次電池に充電させる充電率適正化部として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、必要電力または回生電力がピークカット電力以上である場合に、二次電池を用いてピークカットを行い、必要電力または回生電力がピークカット電力未満である場合に、二次電池の充電率を適正化させる。これにより、ピークカットを行いつつ二次電池の充電率を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態による充放電制御装置を備える車両の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による充放電制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態による充放電制御装置による二次電池の充放電制御時における具体的な状態例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による充放電制御装置を備える車両の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による充放電制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態による充放電制御装置による二次電池の充放電制御時における具体的な状態例を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態による充放電制御装置を備える車両の構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００２５】
《第１の実施形態》
図１は、本発明の第１の実施形態による充放電制御装置１５０を備える車両１００の構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態による車両１００は、インバータ１１０、負荷１２０、ＤＣＤＣコンバータ１３０、二次電池１４０、充放電制御装置１５０を備える。
インバータ１１０は、架線２００から供給される直流電力及びＤＣＤＣコンバータ１３０を介して二次電池１４０から供給される直流電力を、交流電力に変換する。
負荷１２０は、インバータ１１０が変換した交流電力により車両１００を力行させる。また、負荷１２０は、車両１００の回生制動を行い、回生電力を発生させる。当該回生電力は、インバータ１１０を介して架線２００及び二次電池１４０に供給される。
ＤＣＤＣコンバータ１３０は、架線２００及び負荷１２０から供給される電力の電圧及び二次電池１４０から供給される電力の電圧を変換する。
二次電池１４０は、ＤＣＤＣコンバータ１３０を介して架線２００及び負荷１２０に接続され、下線２００及び負荷１２０から供給される電力を充電する。また、二次電池１４０は、ＤＣＤＣコンバータ１３０を介して負荷１２０に電力を供給する。
【００２６】
充放電制御装置１５０は、二次電池１４０に対する充放電を制御する装置であって、負荷電力監視部１５１、モード制御部１５２、ピークカット部１５３、充電率監視部１５４、適正化電力値算出部１５５、充電率適正化部１５６を備える。
【００２７】
負荷電力監視部１５１は、負荷１２０による力行に要求される必要電力、及び負荷１２０から発生する回生電力の電力値を監視する。以下、必要電力及び回生電力を総称して「負荷電力」と呼ぶ。
モード制御部１５２は、負荷電力に基づいて、二次電池１４０の充放電を制御する制御モードを、架線２００からの電力供給を優先する架線優先モードか、二次電池１４０の充電率の適正化を優先する電池優先モードかのいずれかに切り替える。
【００２８】
ピークカット部１５３は、制御モードが架線優先モードである場合に、架線２００から受電する電力または架線２００に送電する電力が所定のピークカット電力を超えないように、二次電池１４０が充放電する電力の制御指示を、ＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する。具体的には、ピークカット部１５３は、車両１００の力行時、必要電力と架線２００から受電可能な電力の最大値である受電ピークカット電力との差の電力値となる電力を二次電池１４０に放電させる放電指示を出力する。他方、ピークカット部１５３は、車両１００の制動時、回生電力と架線２００に送電可能な電力の最大値である送電ピークカット電力との差の電力値となる電力を二次電池１４０に充電させる充電指示を出力する。
【００２９】
充電率監視部１５４は、二次電池１４０の充電率を監視する。充電率の監視は、例えば二次電池１４０の開回路電圧を測定し、当該開回路電圧に対応する充電率を特定することで行うことができる。
適正化電力値算出部１５５は、二次電池１４０の充電率を所定の目標充電率に到達させるための電力値である適正化電力値を算出する。なお、適正化電力値の算出は、ＰＩ制御により行う。なお、二次電池１４０の充電率と目標充電率との差が大きいほど適正化電力値は大きい値となる。具体的には、二次電池１４０の充電率が目標充電率より高い場合、二次電池１４０の放電に用いる適正化電力値（放電適正化電力値）は、二次電池１４０の充電率が目標充電率より高くなるにつれて増加する。他方、二次電池１４０の充電率が目標充電率より低い場合、二次電池１４０の充電に用いる適正化電力値（充電適正化電力値）は、二次電池１４０の充電率が目標充電率より低くなるにつれて増加する。
充電率適正化部１５６は、制御モードが電池優先モードである場合に、適正化電力値に基づいて、二次電池１４０が充放電する電力の制御指示を、ＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する。
【００３０】
次に、本実施形態による充放電制御装置１５０の動作について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による充放電制御装置１５０の動作を示すフローチャートである。
列車の運行を開始すると、負荷電力監視部１５１は、負荷電力を取得する（ステップＳ１）。次に、負荷電力監視部１５１は、負荷１２０の動作が力行であるか回生であるかを判定する（ステップＳ２）。
【００３１】
負荷電力監視部１５１が、負荷１２０が力行中であると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、モード制御部１５２は、必要電力が予め設定された受電ピークカット電力より大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。モード制御部１５２は、必要電力が予め設定された受電ピークカット電力より大きいと判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御モードを架線優先モードに切り替える（ステップＳ４）。なお、既に架線優先モードとなっている場合は、切り替えを行う必要は無い。
【００３２】
モード制御部１５２の制御モードが架線優先モードである場合、ピークカット部１５３は、必要電力と受電ピークカット電力との差の電力値を、ＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除して得られる電力値で二次電池１４０を放電させることを指示する放電指示を、ＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する（ステップＳ５）。そしてステップＳ１に戻り、充放電制御装置１５０は、次の時刻における充放電制御を行う。
【００３３】
他方、モード制御部１５２は、ステップＳ３で、必要電力が予め設定された受電ピークカット電力以下であると判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御モードを電池優先モードに切り替える（ステップＳ６）。なお、既に電池優先モードとなっている場合は、切り替えを行う必要は無い。
【００３４】
モード制御部１５２の制御モードが電池優先モードである場合、充電率監視部１５４は、二次電池１４０の充電率を取得する。次に、適正化電力値算出部１５５は、二次電池１４０の充電率が予め設定された目標充電率より大きいか否かを判定する（ステップＳ７）。二次電池１４０の充電率が目標充電率以下である場合（ステップＳ７：ＮＯ）、二次電池１４０を放電させることで二次電池１４０の充電率が目標充電率から遠ざかることとなるため、二次電池１４０の放電を行わずに、ステップＳ１に戻る。
【００３５】
他方、二次電池１４０の充電率が目標充電率より大きい場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、適正化電力値算出部１５５は、二次電池１４０の充電率と目標充電率とに基づいてＰＩ制御により放電適正化電力値を算出する（ステップＳ８）。次に、充電率適正化部１５６は、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除して得られる電力値が、放電適正化電力値以下であるか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００３６】
充電率適正化部１５６は、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除して得られる電力値が、放電適正化電力値以下であると判定した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、必要電力を効率で除して得られる電力値で二次電池１４０を放電させることを指示する放電指示をＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する（ステップＳ１０）。これにより、負荷１２０で要求される電力は、二次電池１４０によって賄われることとなる。また、これにより二次電池１４０の充電率は目標充電率に近づくこととなる。そしてステップＳ１に戻り、充放電制御装置１５０は、次の時刻における充放電制御を行う。
【００３７】
他方、充電率適正化部１５６は、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除して得られる電力値が、放電適正化電力値より大きいと判定した場合（ステップＳ９：ＮＯ）、放電適正化電力値で二次電池１４０を放電させることを指示する放電指示をＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する（ステップＳ１１）。これにより二次電池１４０の充電率は目標充電率に近づくこととなる。なお、このときステップＳ１０と同様に、負荷１２０で要求される電力を全て二次電池１４０で賄うよう制御すると、二次電池１４０の充電率が目標充電率を下回る可能性がある。そのため、放電適正化電力値で二次電池１４０を放電させ、残りの電力を架線２００から供給させることで、二次電池１４０の充電率が目標充電率に近づくように充放電を適切に制御することができる。
そしてステップＳ１に戻り、充放電制御装置１５０は、次の時刻における充放電制御を行う。
【００３８】
また、ステップＳ２において負荷電力監視部１５１が、負荷１２０が回生制動中であると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、モード制御部１５２は、回生電力が予め設定された送電ピークカット電力より大きいか否かを判定する（ステップＳ１２）。モード制御部１５２は、回生電力が送電ピークカット電力より大きいと判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、制御モードを架線優先モードに切り替える（ステップＳ１３）。なお、既に架線優先モードとなっている場合は、切り替えを行う必要は無い。
【００３９】
モード制御部１５２の制御モードが架線優先モードである場合、ピークカット部１５３は、回生電力と送電ピークカット電力との差の電力値に、ＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じて得られる電力値で二次電池１４０を充電させることを指示する充電指示を、ＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する（ステップＳ１４）。そしてステップＳ１に戻り、充放電制御装置１５０は、次の時刻における充放電制御を行う。
【００４０】
他方、モード制御部１５２は、ステップＳ１２で、回生電力が予め設定された送電ピークカット電力以下であると判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、制御モードを電池優先モードに切り替える（ステップＳ１５）。なお、既に電池優先モードとなっている場合は、切り替えを行う必要は無い。
【００４１】
モード制御部１５２の制御モードが電池優先モードである場合、充電率監視部１５４は、二次電池１４０の充電率を取得する。次に、適正化電力値算出部１５５は、二次電池１４０の充電率が目標充電率より小さいか否かを判定する（ステップＳ１６）。二次電池１４０の充電率が目標充電率以上である場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、二次電池１４０を充電させることで二次電池１４０の充電率が目標充電率から遠ざかることとなるため、二次電池１４０の充電を行わずに、ステップＳ１に戻る。
【００４２】
他方、二次電池１４０の充電率が目標充電率より小さい場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、適正化電力値算出部１５５は、二次電池１４０の充電率と目標充電率とに基づいてＰＩ制御により充電適正化電力値を算出する（ステップＳ１７）。次に、充電率適正化部１５６は、回生電力にＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じて得られる電力値が、充電適正化電力値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。
【００４３】
充電率適正化部１５６は、回生電力にＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じて得られる電力値が、充電適正化電力値以下であると判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、回生電力に効率を乗じて得られる電力値で二次電池１４０を充電させることを指示する充電指示をＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する（ステップＳ１９）。これにより、負荷１２０で発生する回生電力は、全て二次電池１４０に充電されることとなる。また、これにより二次電池１４０の充電率は目標充電率に近づくこととなる。そしてステップＳ１に戻り、充放電制御装置１５０は、次の時刻における充放電制御を行う。
【００４４】
他方、充電率適正化部１５６は、回生電力にＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じて得られる電力値が、充電適正化電力値より大きいと判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、充電適正化電力値で二次電池１４０を充電させることを指示する充電指示をＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する（ステップＳ２０）。これにより二次電池１４０の充電率は目標充電率に近づくこととなる。なお、このときステップＳ１９と同様に、負荷１２０で発生する回生電力を全て二次電池１４０に充電するよう制御すると、二次電池１４０の充電率が目標充電率を上回る可能性がある。そのため、充電適正化電力値で二次電池１４０を充電させ、残りの電力を架線２００に回収させることで、二次電池１４０の充電率が目標充電率に近づくように充放電を適切に制御することができる。
そしてステップＳ１に戻り、充放電制御装置１５０は、次の時刻における充放電制御を行う。
【００４５】
上記ステップＳ１からステップＳ２０の処理を繰り返し実行することで、架線２００が供給する電力及び架線２００が回収する電力のピークカットを図り、かつ二次電池１４０の充電率が目標充電率に近づくよう制御することができる。
【００４６】
次に、具体的な例を用いて本実施形態による充放電制御装置１５０による二次電池１４０の充放電制御について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態による充放電制御装置１５０による二次電池１４０の充放電制御時における具体的な状態例を示す図である。
まず、時刻ｔ０において負荷電力監視部１５１は、負荷電力を取得し、ステップＳ２により負荷１２０の動作が力行であると判定する。次に、ステップＳ３においてモード制御部１５２は、負荷１２０の必要電力と受電ピークカット電力とを比較する。時刻ｔ０において、図３（Ａ）に示すとおり、負荷１２０の必要電力は受電ピークカット電力より小さいため、モード制御部１５２は、図３（Ｃ）に示すとおり、ステップＳ６により制御モードを電池優先モードに切り替える。
【００４７】
次に、適正化電力値算出部１５５は、二次電池１４０の充電率が目標充電率より大きいか否かを判定する。時刻ｔ０において、図３（Ｂ）に示すとおり、二次電池１４０の充電率が目標充電率より大きいため、適正化電力値算出部１５５は、図３（Ａ）に示すとおり、ステップＳ８により放電適正化電力値を算出する。
【００４８】
次に、充電率適正化部１５６は、ステップＳ９により、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値と放電適正化電力値とを比較する。時刻ｔ０において、図３（Ａ）に示すとおり、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値は、放電適正化電力値以下である。そのため、充電率適正化部１５６は、ステップＳ１０により、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値で二次電池１４０を放電させる放電指示を出力する。
【００４９】
次に、時刻ｔ１になると、図３（Ａ）に示すとおり、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値が放電適正化電力値を上回ることとなる。そのため、充電率適正化部１５６は、ステップＳ１１により、放電適正化電力値で二次電池１４０を放電させる放電指示を出力する。そして、必要電力と二次電池１４０が供給する電力との差の電力は、図３（Ａ）に示すとおり、架線２００から負荷１２０へ供給されることとなる。
【００５０】
次に、時刻ｔ２になると、図３（Ａ）に示すとおり、負荷１２０による必要電力が受電ピークカット電力を上回ることとなる。そのため、モード制御部１５２は、ステップＳ４により制御モードを架線優先モードに切り替える。そして、ピークカット部１５３は、必要電力と受電ピークカット電力との差をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値で、二次電池１４０を放電させる放電指示を出力する。このとき、架線２００から供給される電力は、受電ピークカット電力となる。
【００５１】
次に、時刻ｔ３になると、図３（Ａ）に示すとおり、負荷１２０による必要電力が受電ピークカット電力を下回ることとなる。そのため、モード制御部１５２は、ステップＳ６により制御モードを電池優先モードに切り替える。また、時刻ｔ３になると、図３（Ｂ）に示すとおり、二次電池１４０の充電率が目標充電率に達する。そのため、時刻ｔ３の処理においては、充放電制御装置１５０は、ステップＳ７の判定により、ＤＣＤＣコンバータ１３０に対して放電指示を出力しない。そのため、負荷１２０による必要電力は、全て架線２００から賄われることとなる。
【００５２】
次に、時刻ｔ４になると、図３（Ａ）に示すとおり、負荷１２０が回生電力を発生する。そこで、ステップＳ１２においてモード制御部１５２は、負荷１２０の回生電力と送電ピークカット電力とを比較する。時刻ｔ４において、図３（Ａ）に示すとおり、負荷１２０の回生電力は送電ピークカット電力以上となるため、モード制御部１５２は、図３（Ｃ）に示すとおり、ステップＳ１３により制御モードを架線優先モードに切り替える。
【００５３】
次に、ピークカット部１５３は、回生電力と送電ピークカット電力との差にＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じた電力値で、二次電池１４０を充電させる充電指示を出力する。このとき、架線２００に回収される電力は、送電ピークカット電力となる。また、時刻ｔ４における二次電池１４０への充電により、図３（Ｂ）に示すとおり、二次電池１４０の充電率が目標充電率より高くなる。
【００５４】
次に、時刻ｔ５になると、図３（Ａ）に示すとおり、負荷１２０の回生電力が送電ピークカット電力を下回ることとなる。そのため、モード制御部１５２は、ステップＳ１５により制御モードを電池優先モードに切り替える。また、時刻ｔ５では、図３（Ｂ）に示すとおり、二次電池１４０の充電率が目標充電率より高くなっている。そのため、充放電制御装置１５０は、ステップＳ１６の判定により、ＤＣＤＣコンバータ１３０に対して充電指示を出力しない。そのため、負荷１２０の回生電力は、全て架線２００へ回収されることとなる。
【００５５】
次に、時刻ｔ６になると、図３（Ａ）に示すとおり、負荷１２０の動作が回生制動から力行に転じる。また、時刻ｔ６では、図３（Ｂ）に示すとおり、二次電池１４０の充電率が目標充電率より高くなっている。そこで、充電率適正化部１５６は、ステップＳ９により、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値と放電適正化電力値とを比較する。時刻ｔ６において、図３（Ａ）に示すとおり、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値は、放電適正化電力値以下である。そのため、充電率適正化部１５６は、ステップＳ１０により、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値で二次電池１４０を放電させる放電指示を出力する。これにより、二次電池１４０の充電率は再び目標充電率に近づくこととなる。
【００５６】
以上、本実施形態によれば、充放電制御装置１５０は、負荷１２０の必要電力が受電ピークカット電力以上である場合に、必要電力と受電ピークカット電力との差分以上の電力を二次電池１４０に放電させ、必要電力が受電ピークカット電力未満である場合に、放電適正化電力値以下の電力を二次電池１４０に放電させる。
また、本実施形態によれば、充放電制御装置１５０は、負荷１２０の回生電力が送電ピークカット電力以上である場合に、回生電力と送電ピークカット電力との差分以上の電力を二次電池１４０に充電させ、回生電力が送電ピークカット電力未満である場合に、充電適正化電力値以下の電力を二次電池１４０に充電させる。
これにより、架線２００に送電する電力及び架線２００から受電する電力のピークカットを行いつつ、二次電池１４０の充電率を調整することができる。
【００５７】
なお、本実施形態では、架線優先モードのときに、ピークカット部１５３が、架線２００が供給または回収する電力がピークカット電力になるように二次電池１４０の充放電を制御する場合を説明したが、これに限られない。つまり、架線２００が供給または回収するする電力がピークカット電力以上にならなければ良いため、ピークカット部１５３が、架線２００が送受電する電力がピークカット電力以下になるように、二次電池１４０の充放電を制御するようにしても良い。
【００５８】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態による充放電制御装置１５０を備える車両１００の構成を示す概略ブロック図である。
第２の実施形態による充放電制御装置１５０は、第１の実施形態による充放電制御装置１５０の構成のうちモード制御部１５２を備えず、電力決定部１５７を備えるものである。電力決定部１５７は、ピークカット部１５３及び充電率適正化部１５６が出力する、二次電池１４０を充放電させる電力のうち、大きいほうの電力で二次電池１４０を充放電させる指示を、ＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する。
【００５９】
次に、本実施形態による充放電制御装置１５０の動作について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態による充放電制御装置１５０の動作を示すフローチャートである。
列車の運行を開始すると、負荷電力監視部１５１は、負荷電力を取得する（ステップＳ１０１）。次に、負荷電力監視部１５１は、負荷１２０の動作が力行であるか回生であるかを判定する（ステップＳ１０２）。
【００６０】
負荷電力監視部１５１が、負荷１２０が力行中であると判定した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ピークカット部１５３は、必要電力が予め設定された受電ピークカット電力より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ピークカット部１５３は、必要電力が予め設定された受電ピークカット電力より大きいと判定した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、必要電力と受電ピークカット電力との差の電力値を、ＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除して得られる電力値を第１の電力値として算出する（ステップＳ１０４）。他方、ピークカット部１５３は、必要電力が予め設定された受電ピークカット電力以下であると判定した場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、第１の電力値をゼロとする（ステップＳ１０５）。
【００６１】
ステップＳ１０４またはステップＳ１０５でピークカット部１５３が第１の電力値を算出すると、充電率監視部１５４は、二次電池１４０の充電率を取得する。次に、適正化電力値算出部１５５は、二次電池１４０の充電率と目標充電率とに基づいてＰＩ制御により放電適正化電力値を算出する（ステップＳ１０６）。なお、二次電池１４０の充電率が目標充電率より低い場合は、放電適正化電力値はゼロとなる。次に、充電率適正化部１５６は、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除して得られる電力値が、放電適正化電力値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。
【００６２】
充電率適正化部１５６は、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除して得られる電力値が、放電適正化電力値以下であると判定した場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、必要電力を効率で除して得られる電力値を、第２の電力値として算出する（ステップＳ１０８）。他方、充電率適正化部１５６は、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除して得られる電力値が、放電適正化電力値より大きいと判定した場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、放電適正化電力値を、第２の電力値とする（ステップＳ１０９）。
【００６３】
ステップＳ１０８またはステップＳ１０９で充電率適正化部１５６が第２の電力値を算出すると、電力決定部１５７は、ピークカット部１５３が算出した第１の電力値が、充電率適正化部１５６が算出した第２の電力値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。電力決定部１５７は、第１の電力値が第２の電力値より大きいと判定した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、第１の電力値で二次電池１４０を放電させることを指示する放電指示をＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する（ステップＳ１１１）。他方、電力決定部１５７は、第１の電力値が第２の電力値以下であると判定した場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、第２の電力値で二次電池１４０を放電させることを指示する放電指示をＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する（ステップＳ１１２）。
そしてステップＳ１０１に戻り、充放電制御装置１５０は、次の時刻における充放電制御を行う。
【００６４】
他方、ステップＳ１０２において、負荷電力監視部１５１が、負荷１２０が回生制動中であると判定した場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ピークカット部１５３は、回生電力が予め設定された送電ピークカット電力より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１３）。ピークカット部１５３は、回生電力が予め設定された送電ピークカット電力より大きいと判定した場合（ステップＳ１１３：ＹＥＳ）、回生電力と送電ピークカット電力との差の電力値に、ＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じて得られる電力値を第１の電力値として算出する（ステップＳ１１４）。他方、ピークカット部１５３は、回生電力が予め設定された送電ピークカット電力以下であると判定した場合（ステップＳ１１３：ＮＯ）、第１の電力値をゼロとする（ステップＳ１１５）。
【００６５】
ステップＳ１１４またはステップＳ１１５でピークカット部１５３が第１の電力値を算出すると、充電率監視部１５４は、二次電池１４０の充電率を取得する。次に、適正化電力値算出部１５５は、二次電池１４０の充電率と目標充電率とに基づいてＰＩ制御により充電適正化電力値を算出する（ステップＳ１１６）。なお、二次電池１４０の充電率が目標充電率より低い場合は、充電適正化電力値はゼロとなる。次に、充電率適正化部１５６は、回生電力にＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じて得られる電力値が、充電適正化電力値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１７）。
【００６６】
充電率適正化部１５６は、回生電力にＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じて得られる電力値が、充電適正化電力値以下であると判定した場合（ステップＳ１１７：ＹＥＳ）、回生電力に効率を乗じて得られる電力値を、第２の電力値として算出する（ステップＳ１１８）。他方、充電率適正化部１５６は、回生電力にＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じて得られる電力値が、充電適正化電力値より大きいと判定した場合（ステップＳ１１７：ＮＯ）、充電適正化電力値を、第２の電力値とする（ステップＳ１１９）。
【００６７】
ステップＳ１１８またはステップＳ１１９で充電率適正化部１５６が第２の電力値を算出すると、電力決定部１５７は、ピークカット部１５３が算出した第１の電力値が、充電率適正化部１５６が算出した第２の電力値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１２０）。電力決定部１５７は、第１の電力値が第２の電力値より大きいと判定した場合（ステップＳ１２０：ＹＥＳ）、第１の電力値で二次電池１４０を充電させることを指示する充電指示をＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する（ステップＳ１２１）。他方、電力決定部１５７は、第１の電力値が第２の電力値以下であると判定した場合（ステップＳ１２０：ＮＯ）、第２の電力値で二次電池１４０を充電させることを指示する充電指示をＤＣＤＣコンバータ１３０に出力する（ステップＳ１２２）。
そしてステップＳ１０１に戻り、充放電制御装置１５０は、次の時刻における充放電制御を行う。
【００６８】
上記ステップＳ１０１からステップＳ１２２の処理を繰り返し実行することで、架線２００が供給する電力及び架線２００が回収する電力のピークカットを図り、かつ二次電池１４０の充電率が目標充電率に近づくよう制御することができる。特に、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の構成より早く、二次電池１４０の充電率を目標充電率に近づくよう制御することができる。
【００６９】
次に、具体的な例を用いて本実施形態による充放電制御装置１５０による二次電池１４０の充放電制御について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態による充放電制御装置１５０による二次電池１４０の充放電制御時における具体的な状態例を示す図である。
まず、時刻ｔ０において負荷電力監視部１５１は、負荷電力を取得し、ステップＳ１０２により負荷１２０の動作が力行であると判定する。このとき、図６（Ａ）に示すとおり、負荷１２０の必要電力は受電ピークカット電力より小さいため、ピークカット部１５３は、ステップＳ１０５により第１の電力値をゼロとする。他方、図６（Ａ）に示すとおり、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値は、放電適正化電力値以下であるため、充電率適正化部１５６は、ステップＳ１０８により、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値を第２の電力値とする。
このとき、第１の電力値は第２の電力値以下であるため、電力決定部１５７は、第２の電力、すなわち必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値で二次電池１４０を放電させる放電指示を出力する。
【００７０】
次に、時刻ｔ１においては、図６（Ａ）に示すとおり、負荷１２０の必要電力は受電ピークカット電力より小さいため、ピークカット部１５３は、ステップＳ１０５により第１の電力値をゼロとする。他方、図６（Ａ）に示すとおり、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値は、放電適正化電力値より大きいため、充電率適正化部１５６は、ステップＳ１０９により、放電適正化電力値を第２の電力値とする。
このとき、第１の電力値は第２の電力値以下であるため、電力決定部１５７は、第２の電力、すなわち放電適正化電力値で二次電池１４０を放電させる放電指示を出力する。そして、必要電力と二次電池１４０が供給する電力との差の電力は、図６（Ａ）に示すとおり、架線２００から負荷１２０へ供給されることとなる。
【００７１】
次に、時刻ｔ２になると図６（Ａ）に示すとおり、負荷１２０の必要電力は受電ピークカット電力を上回るため、ピークカット部１５３は、ステップＳ１０４により必要電力と受電ピークカット電力との差の電力値を、ＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値を第１の電力値とする。他方、図６（Ａ）に示すとおり、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値は、放電適正化電力値より大きいため、充電率適正化部１５６は、ステップＳ１０９により、放電適正化電力値を第２の電力値とする。
このとき、第１の電力値は第２の電力値以下であるため、電力決定部１５７は、第２の電力、すなわち放電適正化電力値で二次電池１４０を放電させる放電指示を出力する。つまり、本実施形態によれば、必要電力が受電ピークカット電力以上である場合であっても、放電適正化電力値が必要電力と受電ピークカット電力の差の電力以上であるときは、放電適正化電力値で二次電池１４０に放電させる。
【００７２】
他方、時刻ｔ３になると、第１の電力値が第２の電力値より大きくなるため、電力決定部１５７は、第１の電力値、すなわち必要電力と受電ピークカット電力との差の電力値で二次電池１４０を放電させる放電指示を出力する。このとき、架線２００から供給される電力は、受電ピークカット電力となる。
【００７３】
次に、時刻ｔ４になると、図６（Ａ）に示すとおり、負荷１２０の必要電力は受電ピークカット電力より小さくなるため、ピークカット部１５３は、ステップＳ１０５により第１の電力値をゼロとする。他方、図６（Ｂ）に示すとおり、時刻ｔ４において二次電池１４０の充電率は、目標充電率を下回っているため、放電適正化電力値はゼロとなる。したがって、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値は、放電適正化電力値より大きいため、充電率適正化部１５６は、ステップＳ１０９により、放電適正化電力値を第２の電力値とする。つまり、第２の電力値はゼロとなる。
したがって、第１の電力値及び第２の電力値はゼロであるため、電力決定部１５７は、二次電池１４０を電力値ゼロで放電させる放電指示を出力する。これは放電指示を出力しないことと等価である。そのため、負荷１２０による必要電力は、全て架線２００から賄われることとなる。
【００７４】
次に、時刻ｔ５になると、負荷電力監視部１５１は、負荷電力を取得し、ステップＳ１０２により負荷１２０の動作が回生制動であると判定する。このとき、図６（Ａ）に示すとおり、負荷１２０の回生電力は送電ピークカット電力以上になるため、ピークカット部１５３は、ステップＳ１１４により、回生電力と送電ピークカット電力の差の電力値に、ＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じた電力値を、第１の電力値とする。他方、図６（Ａ）に示すとおり、回生電力にＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じた電力値は、充電適正化電力値より大きいため、充電率適正化部１５６は、ステップＳ１１９により、充電適正化電力値を第２の電力値とする。
このとき、第１の電力値は第２の電力値より大きいため、電力決定部１５７は、第１の電力、すなわち回生電力と送電ピークカット電力の差の電力値に、ＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じた電力値で二次電池１４０を充電させる充電指示を出力する。
【００７５】
次に、時刻ｔ６になると、図６（Ａ）に示すとおり、負荷１２０の回生電力は放電ピークカット電力より小さくなるため、ピークカット部１５３は、ステップＳ１１５により第１の電力値をゼロとする。他方、図６（Ｂ）に示すとおり、時刻ｔ６において二次電池１４０の充電率は、目標充電率を上回っているため、充電適正化電力値はゼロとなる。したがって、回生電力にＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じた電力値は、充電適正化電力値より大きいため、充電率適正化部１５６は、ステップＳ１１９により、充電適正化電力値を第２の電力値とする。つまり、第２の電力値はゼロとなる。
したがって、第１の電力値及び第２の電力値はゼロであるため、電力決定部１５７は、二次電池１４０を電力値ゼロで充電させる充電指示を出力する。これは充電指示を出力しないことと等価である。そのため、負荷１２０の回生電力は、全て架線２００へ回収されることとなる。
【００７６】
次に、時刻ｔ７になると、負荷１２０の動作が回生制動から力行に転じる。そして、図６（Ａ）に示すとおり、負荷１２０の必要電力は受電ピークカット電力より小さいため、ピークカット部１５３は、ステップＳ１０５により第１の電力値をゼロとする。他方、図６（Ａ）に示すとおり、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値は、放電適正化電力値以下であるため、充電率適正化部１５６は、ステップＳ１０８により、必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値を第２の電力値とする。
このとき、第１の電力値は第２の電力値以下であるため、電力決定部１５７は、第２の電力、すなわち必要電力をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力値で二次電池１４０を放電させる放電指示を出力する。これにより、二次電池１４０の充電率は再び目標充電率に近づくこととなる。
【００７７】
以上、本実施形態によれば、充放電制御装置１５０は、必要電力が受電ピークカット電力以上である場合において、放電適正化電力値が必要電力と受電ピークカット電力の差の電力以上であるとき、放電適正化電力値の電力を二次電池１４０に放電させる。
また、本実施形態によれば、充放電制御装置１５０は、回生電力が送電ピークカット電力以上である場合において、充電適正化電力値が回生電力と送電ピークカット電力の差の電力以上であるとき、充電適正化電力値の電力を二次電池１４０に充電させる。
これにより、架線２００に送電する電力及び架線２００から受電する電力のピークカットを行いつつ、第１の実施形態より効率よく、二次電池１４０の充電率を調整することができる。また、制御モードの判定が無いため、第１の実施形態より制御ロジックが簡単になる。さらに、第１の実施形態と比較して二次電力における急激な電力の変化を抑えることができるため、ＤＣＤＣコンバータ１３０やインバータ１１０などの機器への負担を軽減することができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、第１の実施形態と異なり、制御モードの判定を行わない場合について説明したが、これに限られない。例えば、ピークカット部１５３が、制御モードが架線優先モードである場合において、放電適正化電力値が、必要電力と受電ピークカット電力との差をＤＣＤＣコンバータ１３０の効率で除した電力以上であるときに、放電適正化電力値で二次電池１４０を放電させる指示を出力することで、同じ効果を得ることができる。同様に、ピークカット部１５３が、制御モードが架線優先モードである場合において、充電適正化電力値が、必要電力と受電ピークカット電力との差にＤＣＤＣコンバータ１３０の効率を乗じた電力以上であるときに、充電適正化電力値で二次電池１４０を充電させる充電指示を出力することで、同じ効果を得ることができる。
【００７９】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態による充放電制御装置１５０の動作について説明する。
第３の実施形態による充放電制御装置１５０は、第１の実施形態または第２の実施形態による充放電制御装置１５０において、ピークカット部１５３による充放電の制御指示が、二次電池１４０の使用電圧範囲または使用電流範囲内となるよう制御するものである。つまり、ピークカット部１５３による放電制御指示が、二次電池１４０が放電を許容する最大放電電力値未満の電力値での放電を制御し、ピークカット部１５３による充電制御指示が、二次電池１４０が充電を許容する最大充電電力値未満の電力値での放電を制御するよう制御する。
【００８０】
具体的には、二次電池１４０の容量の設計時に、ピークカット部１５３がステップＳ５またはステップＳ１０４において算出する電力が、二次電池１４０の電圧のモニタ値と、最大許容放電電流量との積によって示される電力値未満となるようにする。このとき、最大許容放電電流量としては、二次電池１４０の開回路電圧から二次電池１４０の最低許容電圧を減じたものを、二次電池１４０の内部抵抗値で除算することで得られる電流値を用いても良い。
【００８１】
また、二次電池１４０の容量の設計時に、ピークカット部１５３がステップＳ１４またはステップＳ１１４において算出する電力が、二次電池１４０の電圧のモニタ値と、最小許容放電電流量との積によって示される電力値未満となるようにする。このとき、最小許容放電電流量としては、二次電池１４０の開回路電圧から二次電池１４０の最大許容電圧を減じたものを、二次電池１４０の内部抵抗値で除算することで得られる電流値を用いても良い。
【００８２】
これにより、充放電制御装置１５０は、二次電池１４０の使用範囲を逸脱しない範囲で、二次電池１４０の充放電制御を行うことができる。なお、車両１００の運行中にやむなく当該使用範囲を超える場合には、架線２００に電力を供給する電力供給装置（図示せず）に余裕を持たせておくか、車両１００の加速度または減速度を調整することで、二次電池１４０の使用範囲を逸脱しないよう制御する。
【００８３】
《第４の実施形態》
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図７は、本発明の第４の実施形態による充放電制御装置１５０を備える車両１００の構成を示す概略ブロック図である。
第４の実施形態による充放電制御装置１５０は、第１の実施形態による充放電制御装置１５０に、更に充放電停止部１５８（充電停止部、放電停止部）を備えるものである。充放電停止部１５８は、二次電池１４０の充電率が二次電池１４０に許容される最低充電率未満である場合、ピークカット部１５３による放電を停止させる。また、充放電停止部１５８は、二次電池１４０の充電率が二次電池１４０に許容される最高充電率を超える場合、ピークカット部１５３による充電を停止させる。
【００８４】
これにより、充放電制御装置１５０は、二次電池１４０の使用範囲を逸脱しない範囲で、二次電池１４０の充放電制御を行うことができる。なお、車両１００の運行中にやむなく当該使用範囲を超える場合には、架線２００に電力を供給する電力供給装置（図示せず）に余裕を持たせておくか、車両１００の加速度または減速度を調整することで、二次電池１４０の使用範囲を逸脱しないよう制御する。
なお、充電率適正化部１５６は、二次電池１４０の充電率が目標充電率より高い場合には充電指示を出力せず、また二次電池１４０の充電率が目標充電率より低い場合には放電指示を出力しないため、充放電停止部１５８は、少なくともピークカット部１５３による充放電の指示を停止させることで足りる。
【００８５】
以上、図面を参照してこの発明のいくつかの実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、いずれも充電動作と放電動作のそれぞれについて制御を行う場合について説明したが、これに限られない。つまり、二次電池１４０への充電時のみ本発明による充電制御方法を用いて、放電時には他の制御方法を用いようにしても良いし、二次電池１４０の放電時のみ本発明による放電制御方法を用いて、充電時には他の制御方法を用いるようにしても良い。
【００８６】
上述の充放電制御装置１５０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００８７】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００８８】
１００…車両  １１０…インバータ  １２０…負荷  １３０…ＤＣＤＣコンバータ  １４０…二次電池  １５０…充放電制御装置  １５１…負荷電力監視部  １５２…モード制御部  １５３…ピークカット部  １５４…充電率監視部  １５５…適正化電力値算出部  １５６…充電率適正化部  １５７…電力決定部  １５８…充放電停止部  ２００…架線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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